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本研究的作者包括Johanna R. de Wolf、Kawthar Ali、Chris G. Legtenberg、Wietske Verveld和Nienke Bosschaart，他们均来自荷兰特温特大学（University of Twente）的生物医学光子成像系。该研究于2024年12月20日发表在期刊《Foods》上，论文标题为“The Refractive Index of Human Milk Serum: Natural Variations and Dependency on Macronutrient Concentrations”。
本研究的主要科学领域是母乳成分的物理特性分析，特别是母乳血清的折射率（Refractive Index, RI）。母乳血清是母乳中去除所有光散射颗粒（如乳脂球、酪蛋白胶束、细胞和细胞外囊泡）后的可溶性部分，包含溶解的碳水化合物、乳清蛋白、维生素和矿物质。母乳血清的折射率对基于光散射的母乳成分分析方法有重要影响，但其与母乳血清成分的关系尚未被充分研究。因此，本研究旨在系统地评估母乳血清折射率如何随自然变化的宏量营养素浓度而变化，并识别折射率与个体溶解的宏量营养素浓度之间的关系。
研究分为以下几个步骤：
研究设计：为了系统分析个体母乳血清成分对折射率的影响，研究首先测量了模拟血清样本的折射率，这些样本包含已知浓度的碳水化合物、乳清蛋白和矿物质。随后，研究测量了来自19名捐赠者的母乳样本的折射率和宏量营养素浓度，每名捐赠者提供三份样本（前乳、中乳和后乳），共57份样本。
模拟血清样本制备：研究制备了80个模拟血清样本，这些样本包含不同浓度的宏量营养素，模拟母乳血清中主要成分的浓度范围。碳水化合物、乳清蛋白和矿物质的浓度分别在不同范围内变化，以模拟母乳血清中这些成分的自然变化。
母乳样本采集与处理：19名年龄在27至39岁之间的母乳喂养志愿者捐赠了成熟母乳样本。样本在捐赠后4小时内进行实验室处理，分为前乳、中乳和后乳，每份样本分为不同体积用于不同分析。部分样本在冰箱中储存最多20小时后再进行处理。
折射率测量：使用折射仪（Refracto 30GS, Mettler Toledo）测量所有样本的折射率，波长设定为589.3纳米。每个样本进行多次测量，以确保数据的准确性。
宏量营养素分析：使用中红外母乳分析仪（Miris HMA）测量母乳样本的脂肪、碳水化合物、蛋白质和总固体浓度。固体非脂肪浓度通过减去脂肪浓度计算得出。
数据分析：使用MATLAB进行统计分析，计算折射率与宏量营养素浓度之间的Spearman相关性，并分析折射率与捐赠者特征（如年龄、哺乳期、表达时间等）之间的关系。
模拟血清样本的结果：研究发现，模拟血清样本的折射率主要受碳水化合物和乳清蛋白浓度的影响，而矿物质浓度的影响可以忽略。乳清蛋白浓度对折射率的影响（2.31 × 10⁻³ per g/dl）大于碳水化合物浓度的影响（1.48 × 10⁻³ per g/dl）。
捐赠母乳样本的结果：所有捐赠母乳样本的平均折射率为1.3470（范围1.3466–1.3474）。每名捐赠者的前乳、中乳和后乳样本的折射率没有显著差异。折射率与蛋白质浓度（r = 0.75）和固体非脂肪浓度（r = 0.76）显著相关，但与碳水化合物浓度和脂肪浓度的相关性不显著。
哺乳期的影响：研究发现，随着哺乳期的延长，折射率和蛋白质浓度显著下降，这表明母乳成分在哺乳过程中发生了变化。
本研究首次系统地评估了母乳血清折射率与宏量营养素浓度之间的关系。结果表明，乳清蛋白浓度对折射率的影响大于碳水化合物浓度，而矿物质浓度的影响可以忽略。研究还发现，母乳样本的折射率在前乳、中乳和后乳之间没有显著差异，但与蛋白质浓度和固体非脂肪浓度显著相关。这些发现为基于光散射的母乳成分分析方法提供了重要的数据支持，有助于更准确地解释母乳成分的变化。
研究还发现，母乳样本的折射率在哺乳过程中没有显著变化，但与蛋白质浓度和固体非脂肪浓度显著相关。这些发现不仅有助于理解母乳成分的变化，还为母乳喂养的临床应用提供了重要参考。此外，研究还指出，未来的研究可以进一步探索其他母乳成分（如免疫球蛋白和寡糖）对折射率的影响，以更全面地理解母乳的物理特性。
通过本研究，科研人员可以更好地理解母乳成分的物理特性，并为基于光散射的母乳成分分析方法提供更准确的数据支持。